Expression de l’information génétique

1) L’expression de l’information génétique correspond à l’ensemble des processus qui permettent de passer de la séquence d’un gène (dans l’ADN) à la protéine qu’il code, et donc au caractère que cette protéine contribue à réaliser.

2) Chaîne logique : ADN (gène) → (transcription) → ARNm → (traduction) → protéine → (fonction biologique) → caractère.

3) Les protéines jouent des rôles variés (enzymes, transport, structure, récepteurs…). Ce sont elles qui réalisent concrètement les fonctions cellulaires à l’origine des caractères observables (couleur des yeux, groupes sanguins, fonctionnement musculaire, etc.).

1) Règles de complémentarité ADN/ARN : A → U, T → A, C → G, G → C. À partir de \( \text{A} \,\text{T} \,\text{G} \,\text{C} \,\text{C} \,\text{A} \,\text{T} \,\text{T} \), on obtient : \( \text{U} \,\text{A} \,\text{C} \,\text{G} \,\text{G} \,\text{U} \,\text{A} \,\text{A} \).

2) L’ARN contient la base U (uracile) qui n’existe pas dans l’ADN. L’ADN contient la base T (thymine) qui est remplacée par U dans l’ARN.

3) Chez les eucaryotes, la transcription se déroule dans le noyau, où se trouve l’ADN.

1) L’ARN pré-messager est la première copie de l’ADN, contenant à la fois des exons (séquences codantes) et des introns (séquences non codantes). L’ARNm mature est la molécule finale, après suppression des introns et raccordement des exons.

2) L’épissage est le processus par lequel les introns sont retirés de l’ARN pré-messager et les exons reliés entre eux pour former un ARNm mature.

3) Sans maturation correcte, l’ARNm contiendrait des séquences non codantes ou des décalages de lecture, ce qui conduirait à la synthèse de protéines incorrectes ou non fonctionnelles.

1) La séquence contient 4 codons : AUG, UUU, GGC, UAA.

2) La suite d’acides aminés formée sera : Met – Phe – Gly, puis la rencontre du codon UAA entraîne l’arrêt de la traduction.

3) On dit que le code génétique est « triplet » parce que l’unité de lecture est un groupe de trois nucléotides (un codon) pour chaque acide aminé.

1) La traduction se déroule dans le cytoplasme, au niveau des ribosomes.

2) Les trois types de molécules nécessaires sont : – l’ARNm, qui porte la séquence de codons ; – les ARNt, qui apportent les acides aminés ; – le ribosome, qui assure la lecture des codons et la formation de la chaîne polypeptidique.

3) Chaque ARNt possède un anticodon complémentaire d’un codon de l’ARNm et porte l’acide aminé correspondant. En se liant à son codon, l’ARNt permet d’ajouter l’acide aminé approprié à la chaîne en cours de synthèse.

1) La mutation concerne le deuxième codon de la séquence : GAA (version normale) → GUA (version mutée). C’est une mutation de la séquence nucléotidique.

2) Dans la version normale, le deuxième acide aminé est Glu. Dans la version mutée, il devient Val. La protéine produite aura donc une séquence d’acides aminés différente, ce qui peut modifier sa structure et sa fonction.

3) Si la fonction de la protéine change, le caractère correspondant peut être modifié (exemple : enzyme moins efficace, pigment absent, etc.). Cette mutation peut donc être à l’origine d’un nouveau phénotype ou d’une maladie génétique.

Un gène est une portion d’ADN dont la séquence de nucléotides constitue un message codé. Lors de la transcription, cette séquence est copiée en ARNm, puis, lors de la traduction, l’ARNm est lu codon par codon pour synthétiser une chaîne d’acides aminés : la protéine. La composition de cette protéine (ordre des acides aminés) dépend donc directement de la séquence du gène. Or, les protéines réalisent des fonctions essentielles dans la cellule (enzymes, transport, structure, pigments…). Ainsi, une modification de la séquence du gène (mutation) peut modifier la protéine produite, et donc le caractère auquel elle est liée, ce qui se traduit par un changement du phénotype.

1) Toutes les cellules d’un individu possèdent le même patrimoine génétique, mais les gènes peuvent être activés ou réprimés selon le type de cellule et les besoins. Il n’est pas utile ni possible d’exprimer en permanence tous les gènes partout.

2) Exemple : les gènes codant pour les chaînes de l’hémoglobine sont exprimés dans les cellules de la lignée sanguine (précurseurs des globules rouges), mais pas dans les neurones ou les cellules musculaires.

3) La régulation de l’expression génétique permet à chaque type cellulaire d’exprimer seulement les gènes nécessaires à sa fonction. Ainsi, des cellules ayant le même génome peuvent présenter des phénotypes cellulaires très différents (neurones, cellules musculaires, cellules hépatiques, etc.).

1) Pour le brin codant, l’ARNm a la même séquence en remplaçant T par U : 5’ – A U G C C A U U C – 3’.

2) Découpage en codons : AUG – CCA – UUC.

3) À l’aide d’une table du code génétique, on cherche chaque codon (AUG, CCA, UUC) et on trouve l’acide aminé correspondant. On obtient ainsi la séquence d’acides aminés de la protéine codée par ce fragment (par exemple : Met – Pro – Phe).

L’information génétique est stockée dans la molécule d’ADN sous forme de gènes, dont la séquence de nucléotides constitue un message codé. La première étape de l’expression est la transcription : un gène est copié en ARN messager (ARNm) par l’ARN polymérase, dans le noyau. Chez les eucaryotes, l’ARN pré-messager subit une maturation (épissage) pour devenir un ARNm mature. Cet ARNm est ensuite exporté dans le cytoplasme où il est pris en charge par les ribosomes. La traduction consiste à lire l’ARNm codon par codon (groupes de trois nucléotides), chaque codon correspondant à un acide aminé selon le code génétique. Les ARNt apportent les acides aminés, qui sont assemblés en une chaîne polypeptidique : la protéine. La structure et la fonction de cette protéine déterminent, avec d’autres facteurs, le caractère observable (phénotype) au niveau cellulaire ou de l’organisme.